∆h1: chiều cao lớp chất lỏng trên mâm (mm) ∆P: tổng trở lực của 1 mâm (mm.chất lỏng)
hd’: tổn thất thủy lực do dịng lỏng chảy từ ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ được xác định theo biểu thức 5.10, trang 115, [3]
2 d L ' d 100.S Q . 128 , 0 h = (mm.chất lỏng)
QL: lưu lượng của chất lỏng (m3/h)
Sd : tiết diện giữa ống chảy chuyền và mâm. Sd = 0,8.Smâm = 0,8. . 0,72 = 0,3078 (m2)
Để tháp khơng bị ngập lụt khi hoạt động thì: hd≤ ∆h = 150 (mm)
3.6.1 Phần cất
∆hLC = 4,743.10-3 (m) = 4,743(mm)
∆pC = .1000 = .1000 = 52,85 (mm.chất lỏng)
(mm.chất lỏng) Nên hdC = 50 + 4,743 + 52,85 + 3,2.10-4 = 107,6 (mm) < 150 (mm) Vậy: khi hoạt động thì mâm ở phần cất sẽ khơng bị ngập lụt.
3.6.2 Phần chưng
∆hLCh = 8,77.10-3 (m) = 8,77 (mm)
∆pCh = .1000 = .1000 = 55,14( mm.chất lỏng)
(mm.chất lỏng) Nên: hdCh = 50 + 8,77 + 55,14 + 2,62.10-4 = 113,91 (mm) <150 (mm) Vậy: khi hoạt động thì mâm ở phần chưng sẽ khơng bị ngập lụt. Kết luận: khi hoạt động tháp sẽ khơng bị ngập lụt.
3.7 Kiểm tra tính đồng nhất hoạt động của mâm
Tính vận tốc tối thiểu qua lỗ của pha hơi Vmin đủ để cho các lỗ trên mâm đều hoạt động:
(m/s) <ω’C
(m/s) <ω’Ch ⇒Các lỗ trên mâm đều hoạt động.
4. Bề dày tháp 4.1. Thân tháp
Vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối hai phía.Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép bích.
Vì tháp hoạt động ở nhiệt độ cao (>100oC) nên ta phải bọc cách nhiệt cho tháp.
Để đảm bảo chất lượng sản phẩm và khả năng ăn mịn của acid acetic đối với thiết bị, ta chọn thiết bị thân tháp là thép khơng gỉ mã X18H10T.
4.1.1. Các thơng số cần tra và chọn phục vụ cho quá trình tính tốn
• Nhiệt độ tính tốn Từ xWN = 0,00565
⇒ Nhiệt độ sơi của pha lỏng TSL = 98oC Nhiệt độ sơi của pha hơi TSH = 100oC ⇒tmax = 100oC
⇒ Khối lượng riêng của nước ở 100oC: ρN= 958 (kg/m3) ⇒ Khối lượng riêng của metylic ở 100oC: ρM =891 (kg/m3)
⇒ 891,62 (kg/m3)
• Áp suất tính tốn
Vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên: P = Pthủy tĩnh + ΔP Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong tồn tháp:
Nên P = + ∆P = 923,63 * 9,81* 6,75 + 10546,8
= 71707,3 (N/ = 0,0717073 (N/
• Hệ số bổ sung do ăn mịn hĩa học của mơi trường
Vì mơi trường methylic cĩ tính ăn mịn và thời gian sử dụng thiết bị là trong 20 năm ⇒ Ca = 1*2 = 2 (mm)
• Ứng suất cho phép tiêu chuẩn
Vì vật liệu là X18H10T ⇒[σ]∗ = 141 (N/mm2) (Hình 1.1, trang 18, [7] Hệ số hiệu chỉnh
Vì thiết bị cĩ bọc lớp cách nhiệt ⇒η = 0,95(trang 26, [7] Ứng suất cho phép: [σ]= η.[σ]∗ = 0,95.141 = 133,95 (N/mm2)
• Hệ số bền mối hàn: vì sử dụng phương pháp hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía
⇒φh = 0,95 (Bảng XIII.8, trang 362, [6])
4.1.2. Tính bề dày
⇒
Vậy bề dày thực của thân : S= S’+ C ,(mm).
Trong đĩ : C :hệ số bổ sung bề dày, C = Ca + Cb + Cc + Co
Với : + Ca : hệ số bổ sung do ăn mịn hố học, phụ thuộc vào tốc độ ăn mịn của chất lỏng.
+Cb : hệ số bổ sung do bào mịn cơ học, chọn Cb = 0. +Cc : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn Cc = 0. +Co : hệ số bổ sung qui trịn.
⇒ C = 2 + 0 + 0 + C0
S = S’ + Ca +C0 = 0,198 + 2 + C0 = 2,198 + C0 Chọn C0 = 0,802 (mm) ⇒ S = 3 (mm)
Vậy S = 3 (mm)
Kiểm tra cơng thức tính tốn với S= 3 (mm) :
< 0,1 : đúng.
Kiểm tra áp suất tính tốn cho phép :
[ ] [ ] ( ( ) ) ( ) 2 4 700 ) 2 4 .( 95 , 0 . 133 . 2 . . . 2 − + − = − + − = a t a h C S D C S P σ ϕ > P = 0,0717073 (thỏa): đúng.
4.2. Đáy và nắp
Chọn đáy và nắp cĩ dạng hình elip tiêu chuẩn, cĩ gờ, làm bằng X18H10T